Tài liệu Tài liệu điện tử cơ bản chương 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TS. NGUYỄN LINH NAM Chương 2: DIODE BÁN DẪN VÀ MẠCH ỨNG DỤNG Mục tiêu của chương: - Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, đặc tuyến, nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản của diode - Vẽ được sơ đồ tương đương của diode - Giải thích và tính toán được các mạch điện tử ứng dụng cơ bản dùng diode bán dẫn, diode Zener - Áp dụng được các kiến thức về diode bán dẫn trong thực tế DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn Sự phân cực Diode bán dẫn DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn Sự phân cực Diode bán dẫn Phân cực thuận: Diode dẫn Phân cực ngược: Diode tắt iD  0 vD  V  0.7 V(Si) VA VC VA > VC VA VC VA < VC Đặc tuyến Volt-Ampere của diode Diode thực tế Sơ đồ mạch tương đương của diode: (a) Diode lý tưởng. (b) Mô hình xoay chiều của diode phân cực ngược. (c) Mô hình xoay chiều của diode phân cực thuận. Điện trở thuận Rf=V/I Điện trở động rD rD  dv D mVT mVT   di D i D  I 0 iD Điện dung của diode CD=Cj + Cd Cj: là điện dung rào thế của tiếp giáp p-n Cd: là điện dung khuếch tán của tiếp giáp p-n Phương trình đường tải của diode trong mạch DC DCLL E  vD  VR  vD  RiD Trong mạch DC, ta dùng kiểu mẫu gần đúng hoặc lý tưởng để phân tích mạch. E  V E  V diode được phân cực thuận, khi đó: vD  V VR E  V iD  I R   R R diode phân cực ngược, mạch được xem như hở: iD  I R  0 vD  E LED(Light Emitting Diode) Bài tập 1 Bài tập 2 Bài tập 3 BÀI TẬP Bài tập về nhà 1 Bài tập về nhà 2 Diode trong mạch xoay chiều-Mạch chỉnh lưu Chỉnh lưu (Rectification): là một quá trình chuyển đổi tín hiệu AC (alternative curent) thành tín hiệu DC (direct curent). chỉnh lưu bán sóng (half-wave rectification) VS Khi ngõ vàoVS >0 diode được phân cực thuận, điện áp trên tải RL: VS RL VL = RL . = VS RL + RS RL + RS Khi điện ápVS <0 diode bị phân cực ngược , điện áp trên tải RL: VL = 0 giá trị trung bình: VS 1 Vaverage  T T 2  0  A sin t 1 RL VS dt  T RL  RS T 2  0 A RL A RL sin tdt  RL  RS  RL  RS chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification) Mạch trong hình a: - Ở bán kỳ dương, D1 dẫn D2 tắt điện qua tải RL tạo nên bán chu kì dương ở ngõ ra. - Ở bán chu kỳ âm, D1 tắt D2 dẫn điện tạo thành bán chu kỳ dương thứ hai trên tải RL do đó dạng sóng ra là những bán chu kỳ dương nối tiếp nhau như hình c. chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification) Mạch trong hình b: - Ở bán chu kỳ dương D1 và D3 dẫn tạo thành mạch vòng kín 1-D1-2-RL-4D3-3 cung cấp bán kỳ dương trên tải RL. - Ở bán chu kỳ âm D2 và D4 dẫn tạo thành mạch vòng kín 3-D2-2-RL-4D4-1 cung cấp bán kỳ dương thứ hai trên tải RL. Do đó dạng sóng ra là những bán chu kỳ dương nối tiếp nhau như hình d. Trị trung bình của tín hiệu qua tải RL được xác định bởi công thức: VS  A cos t T2 2 2 Vaverage   VL dt  T 0 T T2  A costdt  0 2A  Mạch lọc Tụ điện C sẽ được nạp nhanh chóng đến giá trị đỉnh Vmax của tín hiệu v0. Khi điện áp v0 tụt giảm, tụ C sẽ phóng điện với thời hằng   RLC v0 t   Vmax e t   Vmax e  t RL C đến khi đạt giá trị nhỏ hơn điện áp chỉnh lưu toàn sóng, tụ điện C sẽ được nạp đến giá trị đỉnh trở lại. Nguồn DC Mạch nguồn DC 6V dùng IC điều chỉnh điện áp (Voltage regulator) 7806 ()